硅中缺陷对Cu杂质的吸杂

本文采用快速热处理的方式引入Cu杂质,利用择优腐蚀以及光学显微镜研究了p型硅和n型硅中多种类型缺陷对Cu杂质沉淀行为的影响。研究发现,在p型硅中,当Cu杂质的浓度比较低时,硅体内的Cu杂质主要聚集和沉淀在位错或者晶界上,而当Cu杂质浓度较高时,Cu杂质可以在硅片内部无缺陷处形核沉淀,然而,晶界对Cu杂质的吸杂仍然表现比较明显,在晶界附近存在一个Cu沉淀很少的"洁净区"。在n型硅中,缺陷对Cu杂质的吸杂不明显。Cu杂质可以在缺陷处以及无缺陷处沉淀。但氧沉淀在n型硅中对Cu杂质的吸杂非常明显,并且氧沉淀还会阻碍Cu杂质在硅中的扩散。     

单晶硅外延生长晶化硅薄膜的研究

采用P型单晶硅片为衬底,并经混合酸溶液腐蚀抛光、清洗后,利用射频磁控溅射镀膜系统在其表面制备非晶硅薄膜;再结合快速光热退火工艺,于N2气氛下480℃退火30 min,得到晶化硅薄膜;利用光学金相显微镜、XRD衍射仪和拉曼散射光谱(Raman)仪对单晶硅衬底和晶化硅薄膜进行结构和性能表征.研究了混合酸溶液对单晶硅表面腐蚀效果、籽晶诱导外延生长晶化硅薄膜的物相结构和薄膜带隙.结果表明:采用混合酸溶液腐蚀后得到表面平整、光滑的单晶硅衬底;非晶硅薄膜经过快速退火后受籽晶诱导生成晶化硅薄膜,其晶相沿单晶硅衬底取向择优生长;随着非晶硅薄膜厚度从80 nm增加到280 nm,晶化后硅薄膜的表面粗糙度逐渐减小,晶化率从90.0;逐渐降低到37.0;;晶粒尺寸从6.65 nm逐渐减小到1.71 nm;带隙从1.18 eV逐渐升高到1.52 eV.     

绝缘体上全局应变硅晶圆的制备和表征

首先使用改良型Ge浓缩法制备了绝缘体上锗硅圆片,然后在超薄弛豫SiGe层上,利用超高真空化学气相沉积法外延了单晶硅薄膜,获得一系列不同厚度的6寸绝缘体上应变硅晶圆.结果表明应变硅薄膜完整、均匀、表面平整且晶体质量良好,获得样品中顶层硅最大应力值达2.22 GPa.应用临界厚度理论对样品厚度和应变值之间的关系进行了分析,发现本实验所得样品在超过临界厚度3倍之后会发生应变弛豫.     

准单晶硅铸锭过程中加热功率及硅料堆积孔隙率对籽晶熔化的影响

本文在考虑硅料的堆积孔隙率和熔化变形等因素的基础上,建立了基于多孔介质的堆积硅料简化模型,对光伏太阳能用准单晶硅铸锭系统的硅料熔化过程进行了数值模拟,研究了不同侧/顶加热器功率比、堆积孔隙率以及加热器总功率对籽晶熔化的影响。研究结果表明:硅料的熔化时间和籽晶的熔化比例取决于侧/顶加热器功率比,降低侧/顶加热器功率比和堆积孔隙率有助于籽晶的有效保留,但会导致籽晶的熔化界面形状发生变化,使杂质在籽晶熔化界面形状为“凹”的区域内聚集,进而影响后续晶体生长的质量;当加热器的总功率低于临界值之后,籽晶的熔化界面形状会在靠近坩埚壁面的边缘区域发生变化,导致不均匀成核的发生,不利于准单晶硅铸锭的生产。在实际工况条件下,可以根据由侧/顶加热器功率比、堆积孔隙率、加热器总功率、籽晶的熔化比例和状态绘制的等值线图对工艺参数进行合理配置。     

多孔硅在太阳能电池应用中的相关研究

本文用化学腐蚀法在多晶硅基片上制作多孔硅,通过SEM、XPS对多孔硅的表面微结构及其组成进行了研究,定性地分析了氧在多孔硅层中的作用及主要热行为.分析了多孔硅用于太阳能电池时应注意的问题:多孔层微孔尺寸、太阳电池工艺中各热处理过程的温度和时间、多孔层与电极材料是否形成欧姆接触及快速热氧化(RTO)的钝化效果.     

多孔硅形成机理的逆结晶学模型

本文概述了多孔硅形成机理和现有模型.通过观察和分析多晶多孔硅化学腐蚀机理提出了一个新模型:多孔硅形成机理的逆结晶学模型.这个模型指出多晶多孔硅均匀形貌具有自选择性,而此自选择性受结晶学原理控制.此模型的提出对研究晶体生长有用.     

多孔硅层的剥离及反射率研究

通过改变电化学腐蚀电流密度的大小成功剥离了多孔硅层,并分析了多孔硅层的剥离机理,测量了多孔硅层的反射率曲线.结果表明:影响多孔硅层剥离的主要因素是多孔硅的形成临界电流密度,当电化学腐蚀的电流密度增大到100mA/cm2时,已经大于多孔硅的临界形成电流,从而发生了硅片表面的电化学抛光,并且多孔硅层对从近紫外到近红外的整个波段反射率都较低.     

低品位非金属矿制备多孔陶瓷及其吸音性能研究

以岩浆土、凝灰岩和玻璃粉为主要原料,以碳化硅和稻草粉分别为发泡剂和造孔剂制备多孔吸音陶瓷.结合原料热分析结果,运用单因素研究法考查了烧结温度、保温时间、造孔剂用量、发泡剂用量、样品厚度及显气孔率和孔径对多孔陶瓷材料吸音性能的影响.采用XRD和超景深显微技术对材料的晶相结构和形貌进行表征.结果表明,在烧结温度1150℃、保温时间50 min、发泡剂和造孔剂用量分别为原料质量的1.4;和6;、样品厚度30 mm时制备的材料性能最优,即在200~4000 Hz下材料平均吸音系数为0.34;此外,随着样品厚度的增加,第一吸收峰频率由高频向低频方向移动.     

新型无醇单晶硅制绒添加剂的研究

本文旨在针对单晶硅绒面制备传统工艺技术存在的种种缺陷,设计研制了一种无异丙醇等其他醇类存在下制备单晶硅绒面的腐蚀液。该方法使用复合添加剂,在90℃条件下对单晶硅经过10 min快速腐蚀,制备出在600～1000 nm波段内反射率在11%以下的理想绒面。与传统工艺相比,此体系具有反应速度快、不含易挥发有毒溶剂、产品的反射率低、金字塔分布均匀、重复性好等一系列优点。     

聚氨酯泡沫粉末在羟基磷灰石晶须多孔陶瓷材料中的应用

采用液氮冷却破碎法,将聚氨酯海绵泡沫制备成10 ～ 400 μm左右的微米级粉末,用于羟基磷灰石晶须多孔陶瓷材料的制备和研究.通过SEM表征了聚氨酯泡沫粉末的表面形貌,XRD、SEM、FT-IR等分析了烧结后多孔陶瓷材料的成分、形貌以及聚氨酯的残留.同时研究了聚氨酯泡沫粉末添加量对最终产品孔隙率和力学性能的影响.结果表明:650℃煅烧后的多孔陶瓷材料主要含有羟基磷灰石和β-TCP双相;多孔结构为蜂窝直通孔和侧壁孔,尺寸分别为300μm左右和10 ～ 80 μm.添加32;聚氨酯泡沫粉末的多孔陶瓷其最大平均抗压强度为1.18MPa;当聚氨酯添加量为38;时,材料的平均孔隙率最高,达90.48;.     

以硅片线锯屑和石英为原料合成氮氧化硅粉体研究

研究了以回收提纯的太阳电池硅片线锯屑粉与粗粒石英粉为原料直接用N2气体氮化合成氮氧化硅(Si2N2O)的工艺条件,分析原料配比和反应温度对氮氧化合成产物的影响.结果表明,采用这种线锯硅屑粉为原料,可以在1450℃下4h常压纯氮合成条件下得到氮氧化硅产物;当原料摩尔比n(Si)/n(SiO2)=1.5时,所得产物在XRD检测能力范围显示为纯Si2N2O相,不含氮化硅副产物相.从反应相对增重量分析推测,反应体系中可能包含SiO2在高温和低氧分压条件下的转变为Si2N2O的过程.     

硅片切割废砂浆中去除硅和二氧化硅工艺的研究

本文主要研究用碱洗法去除硅片切割废砂浆中硅和二氧化硅等杂质,以获得高纯度的碳化硅.研究了碱液的种类、碱液的浓度、碱液与总硅的配比、反应时间和反应温度各因素对除硅效果的影响,通过正交实验得出了最优的工艺条件.     

氮化硅掩膜法制备选择性发射极晶体硅太阳电池

本文采用等离子增强化学气相沉积的方法在硅片表面镀一层约80 nm厚的氮化硅掩膜,然后使用传统的丝网印刷工艺将含有一定量磷酸的腐蚀浆料印刷在氮化硅掩膜表面,腐蚀出电极图形,经过三氯氧磷液态源扩散完成重扩,去除氮化硅掩膜后进行浅扩最终实现选择性发射极.丝网印刷腐蚀浆料开窗相对于激光熔融、等离子刻蚀和光刻等方法,具有高的产量、设备投资和运营成本低等优势,容易在现有生产线上实现.最后对比了选择性发射极晶体硅太阳电池和常规太阳电池的电性能和光谱响应,制备的选择性发射极晶体硅太阳电池的短波响应优于常规晶体硅太阳电池,效率提高了0.3;.     

晶硅切割废粉为原料的反应烧结Si3N4结合SiC复相陶瓷的工艺研究

以晶硅切割废料Si粉和SiC为原料,Y2O3-Al2O3-Fe2O3为复合烧结助剂,反应烧结法制备低压铸造升液管用Si3N4/SiC复相陶瓷材料.设计L9(34)正交实验,研究了原料中Si、助剂Al2O3、Y2O3和Fe2O3的含量对陶瓷材料力学性能的影响和优化.采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对复合材料的相组成、断口形貌进行分析.结果表明,反应烧结后试样生成Si3N4结合SiC晶粒为主相的烧结体,并含有少量SiALON及未反应的Si.Si含量对力学性能的影响最为显著,通过对正交试验的验证,20wt; Si、3.2wt; Al2O3、0.8wt;Fe2O3和2wt; Y2O3时烧结体抗弯强度最高.     

多晶Si薄膜表面金催化Si纳米线生长

以Au膜作为催化剂和大晶粒多晶Si薄膜为衬底,利用固-液-固生长机制,制备出直径在30～ 100 nm和长度为几百微米的高密度Si纳米线.实验研究了退火温度、生长时间和N2流量对Si纳米线生长的影响.结果表明,随着退火温度的升高,生长时间的延长和N2流量的增加,Si纳米线的长度和密度都显著增加.对不同生长时间下获得的Si纳米线样品进行了X射线衍射测量,结果显示随着生长时间的延长,多晶Si薄膜和表面的Au膜成分都在减少.光致发光谱则显示出弱的蓝光发射和强的红光发射特性,前者应是由非晶SiOx壳层中的氧空位发光中心引起,后者则应归因于Si纳米线芯部与非晶SiOx壳层之间界面区域附近中的Si =O双键态或非桥键氧缺陷中心.     

新能源硅产业硅片切割废砂浆中碳化硅的浮选工艺研究

以煤油做捕收剂,采用泡沫浮选方法回收硅片切割废砂浆的碳化硅.研究了捕收剂浓度、pH值、固液比及粒度对分离效果的影响.结果表明,当捕收剂用量为50 mL ·g-1、pH值为8.3、固液比为3:400 9·mL-1、粒度为8.636μm时,分离效果最佳,此条件下回收的碳化硅纯度为99.08;.     

氧化硅中纳米晶硅薄膜的低温沉积及其键合特性研究

以Ar和H2为溅射气体,采用Si和SiO2双靶活性溅射技术实现了镶嵌纳米晶硅(nc-Si)的富硅氧化硅(SiOx)薄膜的300℃低温生长,并分析了氢气掺入对薄膜微观结构及键合特性的影响.结果表明,氢气流量比的增加导致纳米硅粒子尺寸增加,而生长速率逐渐减小.薄膜中Si-O键合结构以Si(O4)键为主,随H2流量比的增加,Si-O4-nSin(n=0,1)键密度减小,Si-O4-nSin(n=2,3)和SiH2键密度持续增加,而所对应Si-H键密度呈现先减小后增加趋势,该结果可解释为等离子体内氢原子对反应前驱物中氧的去除效应增强和氢原子与表面氧的解吸附反应几率的增加.     

利用硅片线锯屑合成氮氧化硅粉体研究

以回收提纯硅片线锯屑粉与气相白炭黑为原料,合成出晶须状氮氧化硅粉体.实验研究了原料摩尔配比、保温温度、保温时间等工艺参数对氮氧化合成产物的影响.结果表明,回收提纯硅片线锯屑粉与气相白炭黑摩尔比为2.0:1 ～2.6:1、保温温度为1380℃、保温时间为4h条件下可获得较为纯净的氮氧化硅粉体.产物中同时伴生一种类似于Ol-SiAlON结构的氮氧化硅低温亚稳相(LM Si2N2O),且该亚稳相含量随着原料摩尔配比的降低、温度的升高、时间的延长逐渐降低.所形成的氮氧化硅呈晶须状的原因与白炭黑的气化挥发及随后的氮氧化硅气相沉积生长机制有关.     

本征微晶硅薄膜和微晶硅电池的制备及其特性研究

本文对VHF-PECVD制备的本征微晶硅薄膜和电池进行了电学特性和结构特性方面的测试分析研究.电学测试结果给出制备薄膜的激活能为0.51eV,符合电池对材料的电学参数要求;拉曼散射谱测试结果计算得到样品的晶化率为63;;X射线衍射结果也证明材料晶化,同时(220)方向择优;首次在国内用VHF-PECVD方法制备出效率为5;的微晶硅电池(Jsc=21mA/cm2,Voc=0.46V,FF=51;,Area=0.253cm2).